Impianto di terra

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Categoria:Impianti

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Testo

Impianti di terra delle cabine MT-BT.
Introduzione.
Al termine della lezione dovresti conoscere:
1. Generalità
2. Dati di riferimento
3. Corrente di guasto a terra e tempo di eliminazione del guasto
4. Tensioni di contatto e di passo
5. Caratteristiche dell’area da proteggere
6. Impostazione del progetto
7. Dispersori
8. Collettore
9. Conduttori di terra
10. Parti da collegare all’impianto di terra
11. Norme di riferimento .
L’impianto di terra delle cabine MT/BT deve essere realizzato in conformità alle prescrizioni delle Norme CEI 11-1. La nuova Norma CEI 11-1 è in vigore dal 1 gennaio 1999 e sostituisce le Norme CEI 11-1, 11-8 e 11-18. La funzione fondamentale dell’impianto di terra è garantire la protezione degli operatori dai contatti con parti accidentalmente sotto tensione.
Le Norme CEI 11-8 prescrivono per le officine elettriche e per gli impianti utilizzatori con tensione nominale superiori a 1000 V in corrente alternata la realizzazione di un unico impianto di terra.
L’impianto di terra unico deve perciò proteggere sia da un guasto a terra sulla parte MT, sia da un guasto a terra sull’impianto ricevitore BT. Qualora non fosse possibile realizzare un impianto unico è previsto comunque che due o più impianti separati siano realizzati in modo che non sia possibile toccare contemporaneamente massa e masse estranee collegate ad impianti di terra diversi.
Dati di riferimento .
Per la progettazione dell’impianto di terra si deve fare riferimento ad un insieme di dati che dipendono dalle caratteristiche di alimentazione e di quelle del sito di installazione della cabina. I principali parametri di riferimento di cui si deve disporre sono:
- la corrente massima di guasto a terra (IF);
- il tempo di eliminazione del guasto (tc);
- le tensioni di contatto e di passo tollerabili (UTP, USP);
- la configurazione e le caratteristiche della rete di alimentazione in media tensione;
- il luogo in cui l’impianto di terra deve essere realizzato;
- l’area da proteggere, (forma e caratteristiche del terreno);
- eventuali vincoli in relazione alla messa a terra del neutro in bassa tensione.
Durante la progettazione, al fine di tenere conto di possibili variazioni nel tempo dei citati parametri, è opportuno scegliere gli stessi in relazione alle condizioni più sfavorevoli che si possono verificare.
Corrente di guasto a terra e tempo di eliminazione del guasto.
Generalmente il valore della corrente di guasto a terra IF ed il tempo di eliminazione del guasto tc sono forniti dall’azienda distributrice dell’energia elettrica.Nel caso di reti MT esercite con neutro isolato, il valore della corrente IF può essere calcolato con l’ausilio di uno dei seguenti criteri:
- misura diretta della corrente di guasto a terra in un punto della rete;
- utilizzando la seguente formula: IF = U (0,003 L1 + 0,2 L2)
dove:
- IF è la corrente di guasto a terra (A);
- U è la tensione nominale della rete (kV);
- L1 è la somma delle lunghezze delle linee aeree (km);
- L2 è la somma delle lunghezze delle linee in cavo (km).
Il tempo di eliminazione del guasto tc dipende principalmente dalle caratteristiche dei sistemi di protezione ed interruzione previsti sulla rete MT. In linea di massima per la situazione nazionale si può considerare un tempo medio di intervento delle protezioni pari a 1 s.
Tensioni di contatto e di passo.
L’impianto di terra deve essere dimensionato in modo da garantire che le tensioni di contatto (UT) e di passo (US) non superino i valori limite indicati nella figura seguente in funzione del tempo di eliminazione del guasto da parte delle protezioni.
Tensioni di contatto ammissibili UTP per correnti di durata limitata (Norma CEI 11-1).
Le massime tensioni ammissibili sono definite in funzione del tempo di permanenza della corrente di guasto in un campo di valori compreso tra 50 ms e 10 s in accordo con le linee guida date dalla Pubblicazione IEC 60479-1 relativa agli effetti della corrente che fluisce attraverso il corpo umano.
Le tensioni massime ammissibili sono le tensioni di contatto (mano-piede) misurate risultino più elevate delle tensioni di passo rilevate nella stessa zona e come queste ultime consentirebbero valori ammissibili tre volte più elevati a causa del più favorevole percorso nel corpo umano (da piede a piede). La Norma CEI 11-1 conclude quindi affermando che, se risultano rispettati i limiti per le tensioni di contatto “si può supporre che generalmente non si manifestino tensioni di passo pericolose”.
Caratteristiche dell’area da proteggere.
Il tipo di impianto da realizzare dipende dalle caratteristiche morfologiche del terreno dell’area da proteggere, che possono influenzarne fortemente il valore di resistività (es. presenza di rocce, profondità del terreno vegetale, ecc.). Poiché la resistività può inoltre variare anche nel tempo, per il progetto è necessario effettuare più rilievi nell’area interessata per stabilire conseguentemente un valore medio di riferimento. Per terreni non omogenei è necessario scegliere un valore di resistività di riferimento prudenziale, leggermente più elevato del valore medio (almeno 1,5 volte).
Impostazione del progetto.
Nella figura seguente è riportato il flusso delle azioni da svolgere per la progettazione dell’impianto di terra della cabina MT/BT di proprietà dell’utente.
Flusso delle azioni da svolgere per la progettazione dell’impianto di terra della cabina
Legenda:
IE = corrente di terra
ZE = impedenza di terra (di un impianto di terra)
UE = tensione totale di terra
UTP = tensione di contatto ammissibile
UT = tensione di contatto
IB = corrente nel corpo umano
IBP = corrente ammissibile nel corpo umano .

Dispersori.
In base al tipo di cabina da realizzare è possibile individuare il dispersore da utilizzare e la disposizione dei conduttori del dispersore. I dispersori non devono essere facilmente deteriorabili per effetto dell’umidità o per l’azione chimica del terreno, e devono mantenere inalterate nel tempo le caratteristiche elettriche.
Solitamente per le cabine si utilizzano dispersori ad anello che consentono di ottenere con maggiore facilità basse resistenze di terra. L’anello viene realizzato interrando un conduttore nudo (tondino, corda o piattina di acciaio zincato a caldo o di rame o di acciaio ramato) intorno alla fondazione della cabina ad una profondità di almeno 0,5 m. Questo tipo di dispersore può essere integrato con spandenti e picchetti per ridurre, ove necessario, la resistenza di terra. È opportuno che i picchetti siano collocati in pozzetti ispezionabili, con coperchi isolanti per evitare pericolose tensioni di passo. La figura seguente riporta i principali tipi di dispersori ad anello utilizzati.
Esempi di dispersori per cabine MT/BT:

a) ad anello semplice,
b) ad anello con spandenti,
c) ad anello con picchetti

La tabella indica le sezioni minime consentite per la realizzazione dei dispersori di terra.
Dimensioni minime degli elementi del dispersore

Nel caso la cabina dovesse essere realizzata all’interno di un fabbricato, si possono adottare le soluzioni indicate nella figura seguente che prevedono l’utilizzo di dispersori orizzontali (corda di rame nudo di sezione pari a 35 mm²) annegati nel pavimento, con picchetti ausiliari (se necessari) e collegamenti ai ferri del cemento armato dell’edificio.
Esempi di impianti di terra per cabine MT/BT realizzate all’interno di un fabbricato: a) a doppio anello con picchetti, b) ad anello multipli
È comunque preferibile adottare entrambe le soluzioni, prevedendo un impianto esterno ed interno collegati elettricamente fra loro.
Collettore .
Il collettore di terra, posto lungo il perimetro interno del fabbricato, può essere realizzato con piattina o tondino di rame. Il collettore, generalmente fissato al muro tramite appositi morsetti, può anche essere annegato nella parete.
Conduttori di terra.
I conduttori di terra si dipartono dal collettore e vanno a collegare le masse da mettere a terra. Le sezioni dei conduttori di terra non devono essere inferiori a 16 mm² se di rame, 35 mm² se d’alluminio, 50 mm² se d’acciaio. I conduttori di terra devono avere percorsi brevi ed essere posati preferibilmente nudi. Non sono ammessi sui conduttori in oggetto né interruttori, né fusibili. È vietato interrompere la continuità del conduttore di terra, ossia utilizzare involucri ed elementi metallici di apparecchiature per trasmettere eventuali correnti di terra.
Parti da collegare all’impianto di terra.
Vanno collegati all’impianto di terra i seguenti elementi metallici:
- ripari di protezione dei circuiti MT;
- la carpenteria metallica degli scomparti MT;
- il cassone del trasformatore MT/BT;
- la carcassa dei TA e TV ed un polo del circuito secondario;
- i telai dei sezionatori di terra;
- le intelaiature di supporto degli isolatori;
- i terminali e le guaine dei cavi MT;
- i ganci di ancoraggio delle linee aeree MT;
- gli organi di manovra manuale delle apparecchiature;
- i quadri porta sbarre BT e porta interruttori;
- gli interruttori BT;
- la cassa dei condensatori BT.
Si devono collegare all’impianto di terra anche le parti metalliche e le strutture di notevole estensione come porte, finestre, griglie di aerazione, scale, parapetti di protezione, lamiere copricunicoli.
Esempio di collegamento a terra del cassone del trasformatore MT/BT
Norme di riferimento.
Riferimenti per l'argomento in oggetto possono essere trovati in:
• Norma CEI 11-8: “Impianti di produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Impianti di terra.”, IIIa Edizione, 1989.
• Norma CEI 11-1: “Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata”. IXa Edizione, 1999.
• E. Garbagnati: “Gli impianti di terra: differenza tra la nuova Norma CEI 11-1 e la Norma CEI 11-8”. Giornata di Studio AEI, Gli impianti di terra alla luce della nuova Norma CEI 11-1 – Catania 3 giugno 1999.
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